JP4946190B2 - Ｌｅｄ紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種ディスプレイパネルの基板部材を紫外線硬化性接着剤による貼り合せにおける紫外線硬化工程、各種印刷やコーティングにおける紫外線硬化型インキやコーティング材の硬化工程に使用するＬＥＤ紫外照射装置に関する。

各種ディスプレイパネルの基板部材を紫外線硬化性接着剤による貼り合せにおいて、紫外線照射源として例えばメタルハライドランプ等の紫外線ランプが通常用いられる。
（特許文献１参照）
また例えば半導体ウエハの処理装置において、ＬＥＤを用いたＬＥＤ紫外線照射装置が実施されている。（特許文献２参照）
さらに例えば液晶表示セル基板の基板面シールとして、ＬＥＤを用いたものが実施されている。（特許文献３参照）

特開２００３−２９５１０９号公報 特開２００６−４０９４４号公報 特開２００６−３０９３３号公報

しかしながら、硬化に不必要な（表示基板に悪影響を与える）短波長の紫外線や可視光赤外線も放射されているため、基板と紫外線ランプの間にはマスクを設け、また基板の温度上昇を抑制するため冷却機構を設ける必要がある。
更には、表示板全体に紫外線照射するのに対して、シール剤が塗布されている位置はごく僅かであるため、硬化に利用されない無駄なエネルギーを浪費している。

一方、この紫外線ＬＥＤの発光効率はそのＬＥＤ素子温度の上昇にともなって効率が悪化するため、素子の冷却が重要である。しかしながら、複数のＬＥＤを配列させる場合には強制冷却してもその基板温度やＬＥＤ素子の温度が均一でなければ、ＬＥＤ毎に発光のバラツキが出てしまう。特に、紫外線ＬＥＤを多数配置すると、中央付近の温度が周辺に比べて高くなる。その結果、硬化ムラが発生する欠点がある。
また、紫外線ＬＥＤ自体の発光部は非常に微小な領域であるため、単純に複数並べて照射しても照度ムラが発生する欠点がある。また照度ムラを抑制するために照射距離を大きくすると得られる紫外線照度が低くなる欠点がある。

そこで本発明は、所望の箇所を効率的に、且つ均一に紫外硬化することができ、さらに
装置を簡単に冷却することができるＬＥＤ紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために請求項１は、配線基板に、マトリクス状に複数配置された紫外線ＬＥＤと、紫外線ＬＥＤを点灯制御するための電源装置と、配線基板を冷却する手段を有するＬＥＤ紫外線照射装置に関する。
また複数の紫外線ＬＥＤの背面部全体に配置してなる冷却体を有し、同冷却体は配線基板側の底部に冷却板体を設け、配線基板とは反対側の背面部は多数の板体と同板体によって構成される通風孔からなり、また同冷却体の背面部に送風機を配置し、同送風機は冷却体の外周一部を除外した大きさで構成してある。
そして、冷却板体の端部より冷却板体の中央に向かって冷却効果を増加させ、冷却板体と対応して配置した配線基板の温度分布のバランスをとるように構成してある。

請求項２は請求項１に記載のＬＥＤ紫外線照射装置において、マトリクス状に複数配置された紫外線ＬＥＤは、被照射物の紫外線硬化箇所に対応して選択点灯し、紫外線硬化物の所望の方向から照射するように構成してある。

請求項１に記載のＬＥＤ紫外線照射装置によると、簡単な装置により、冷却板体を介して配線基板全体を平均化して冷却することができ、配線基板の紫外線ＬＥＤは全体的に平均化して、光出力はバランスをとることができ、被照射物を均一に硬化することができる。

請求項２に記載のＬＥＤ紫外線照射装置によると、被照射物の紫外線硬化箇所に対応して選択点灯し、紫外線硬化物の所望の方向から照射するように構成したので、必要な箇所に紫外線を照射し、確実に紫外硬化することができる。

以下本発明のＬＥＤ紫外線照射装置の最良の形態を図１乃至図６について説明する。

以下、本発明に係る実施例１を図１乃至図６について説明する。図１は本発明に係るＬＥＤ紫外線照射装置の概略平面図、図２は本発明に係るＬＥＤ紫外線照射装置の側面図、図３は本発明に係るＬＥＤ紫外線照射装置におけるＬＥＤの配置図である。図１乃至図３において、１はＬＥＤを装着する配線基板であって、縦１８．５ｃｍ、横１．０ｃｍ、厚さ２ｍｍに構成してある。２は配線基板１にマトリクス状に複数配置してなる紫外線ＬＥＤであって、 例えば一列に１４個等間隔で配置し、例えば１４行配置して構成してある。また同紫外線ＬＥＤ２は、１〜５Ｗの３６５nmのものを１９６個用いて構成してある。

３はコネクターであって、紫外線ＬＥＤを点灯制御すための電源装置に接続してある。各列に配置してなる紫外線ＬＥＤを例えば一列ごとに点灯制御するように構成してある。４は紫外線ＬＥＤを各列独立して点灯制御するための配線である。

５は配線基板１に配置してなる紫外線ＬＥＤと対応する面に配置してなる冷却板体であって、例えば熱伝導性の高いアルミニウム材で構成してある。６は冷却板体５の紫外線ＬＥＤと反対側の背面部全体に配置してなる冷却体であって、熱伝導性の高いアルミニウム材で構成してある。７は冷却体６を構成する多数の板体であって、例えば等間隔で配置して構成してある。８は板体７によって構成される通風孔であって、各通風孔８の間隔は例えば４ｍｍ程度に構成してある。 また同冷却体６の高さは５０ｍｍに構成してある。このように構成すると、冷却風は通風孔８を通って、冷却板体５に当たり、配線基板１と共に紫外線ＬＥＤを冷却する。また冷却板体５と配線基板１の間にはグリースを塗布すると両者の密着性は向上する。

１０は冷却体６の背面部に配置してなる送風機であって、図６に示すように、冷却体６の外周一部を除外し、中央部と中央部近傍に対応した大きさで構成してある。送風機としては、５〜２０Ｗのプロペラファンを使用し、１．０〜２．０m³/minの送風を行うように構成してある。図１及び図２においては、紫外線ＬＥＤを配置してなる配線基板１は角型に構成し、さらに同配線基板１に対応する底部全体に角型に構成してなる冷却板体５を配置し、さらに同冷却体６の背面に噴出口が丸型の送風機１０を配置して構成してある。同送風機１０の丸型の噴出口は、例えば冷却体６の約５５％〜７０％の面積に対応して重なり合う大きさで構成してある。同構造のＬＥＤ紫外線照射装置において、送風機は、図６に示すように、冷却体６の外周一部を除外した大きさで構成してあるので、冷却板体５は全体的に平均化して冷却される。また同冷却板体５は、紫外線ＬＥＤを有する配線基板１に対応して配置して構成してあるので、紫外線ＬＥＤは配線基板と共に全体的に平均化して冷却される。送風機１０の噴出口の占める割合は、紫外線ＬＥＤの使用条件等により変化する。

冷却体６の大きさは例えば、縦１５０ｍｍ、横２１６ｍｍに構成した場合、円形に構成した送風機の大きさは、例えば直径Φ１５０ｍｍに構成してある。

１１は冷却板体５の下面の外周近傍の複数箇所に配置してなるスペーサであって、紫外線ＬＥＤが直接被照射面等に接触しないように構成してある。

また紫外線ＬＥＤ２は、被照射物の紫外線硬化箇所に対応して選択点灯し、紫外線硬化物の所望の方向から照射するように構成してある。
紫外線ＬＥＤ２の選択点灯は例えば１４個配置してなる紫外線ＬＥＤ２を各列独立して点灯制御する。このように構成すると、必要な箇所を効率よく紫外線により硬化することができる。また紫外線ＬＥＤ２により、紫外線硬化物の斜め方向から照射するように構成したので、必要な箇所に紫外線を効率よく照射し、確実に紫外硬化することができる。

また複数配置された紫外線ＬＥＤと、被照射物の大きさや形状等に応じて、被照射面との距離を選択するように構成してあるので、必要な箇所に紫外線を効率よく照射し、確実に紫外硬化することができる。例えば液晶ガラスの場合は、紫外線ＬＥＤから硬化樹脂までの距離は１０ｍｍ程度に構成してある。紫外線ＬＥＤから硬化樹脂までの距離が短いと照度分布が不均一になり、長いと紫外線強度が不十分となる。
このように硬化する対象物により、紫外線ＬＥＤ２と被照射物との間隔を調整すると、被照射物の必要な箇所に紫外線を効率よく照射し、確実に紫外硬化することができる。

次に上記したＬＥＤ紫外線照射装置の温度の分布を図４及び図５ついて説明する。冷却用の送風機を用いた構造によると、表１に示す温度分布となる。これに対して、送風機を用いない構造によると、表２に示す温度分布となる。

[表１] 送風機を用いた場合の特定位置の温度分布

〔単位：℃〕

[表２] 送風機を用いない場合の特定位置の温度分布

〔単位：℃〕

上記した表１と表２の温度分布を図で示すと、冷却風を送風すると、図４に示すとおりとなる。また冷却風を送風しない構造によると、図５に示すとおりとなる。
同図４と図５から明らかなように、本発明にＬＥＤ紫外線照射装置によると、基板面における温度は、４．９度以内となる。本発明にＬＥＤ紫外線照射装置に対して送風機を用いない構造によると基板面における温度は、１０．２度と大きい差が生じる。また本発明に示す構造によると、基板面における温度は、高い箇所で１９度程度低下する。
このように本発明によると、全体的に温度は低下し、さらに基板面における温度差が少ないので、紫外線ＬＥＤの発光効率にほとんど差が生じることがなく、発光効率は一定となり、シール材を均一に硬化することができる。
また基板面における温度差が少ないので、紫外線ＬＥＤは全体的に当初の寿命を維持することができる。

本発明に係るＬＥＤ紫外線照射装置の概略平面図。 図１に示すＬＥＤ紫外線照射装置の側面図。 図１に示すＬＥＤ紫外線照射装置のＬＥＤの配置図。 図１に示すＬＥＤ紫外線照射装置の温度分布図。 冷却機構を設けないときの温度分布図。 図１の冷却体と送風機の大きさの関係を示す平面図。

符号の説明

１ 配線基板
２ 紫外線ＬＥＤ
３ コネクター
５ 冷却板体
６ 冷却体
７ 板体
８ 通風孔
１０ 送風機
１１ スペーサ

Claims (2)

1. 配線基板に、マトリクス状に複数配置された紫外線ＬＥＤと、紫外線ＬＥＤを点灯制御するための電源装置と、配線基板を冷却する手段を有するＬＥＤ紫外線照射装置において、
   複数の紫外線ＬＥＤの背面部全体に配置してなる冷却体を有し、同冷却体は配線基板側の底部に冷却板体を設け、配線基板とは反対側の背面部は多数の板体と同板体によって構成される通風孔からなり、また同冷却体の背面部に送風機を配置し、同送風機は冷却体の外周一部を除外した大きさで構成し、冷却板体の端部より冷却板体の中央に向かって冷却効果を増加させ、冷却板体と対応して配置した配線基板の温度分布のバランスをとるように構成したことを特徴とするＬＥＤ紫外線照射装置。
2. マトリクス状に複数配置された紫外線ＬＥＤは、被照射物の紫外線硬化箇所に対応して選択点灯し、紫外線硬化物の所望の方向から照射するように構成したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ紫外線照射装置。
   

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